一、實驗目的
1、掌握絕對碼、相對碼概念及它們之間的變換關係
2、掌握用鍵控法產生2ask、2fsk、2psk、2dpsk訊號的方法
3、掌握相對碼波形與2psk訊號波形之間的關係、絕對碼波形與2dpsk訊號波形之間的關係
4、了解2ask、2fsk、2psk、2dpsk訊號的頻譜與數字基帶訊號頻譜之間的關係
二、實驗內容
1、用示波器觀察絕對碼波形、相對碼波形
2、用示波器觀察2ask、2fsk、2psk、2dpsk訊號波形
3、用頻譜儀觀察數字基帶訊號頻譜及2ask、2fsk、2dpsk訊號的頻譜
三、基本原理
本實驗使用數字信源模組(el-ts-m6)和數字調製模組(el-ts-m4)。信源模組向調製模組提供位同步訊號和數字基帶訊號（nrz碼）。調製模組將輸入的nrz絕對碼變為相對碼、用鍵控法產生2ask、2fsk、2dpsk訊號。
數字調製單元的原理方框圖及電路圖分別如圖2-1，圖2-2所示。
圖2-1 數字調製方框圖
本單元有以下測試點及輸入輸出點：
bs-in位同步訊號輸入點
clk晶振訊號輸入點
nrz-in數字基帶訊號輸入點
car2dpsk訊號載波測試點
ak(即nrz-in絕對碼測試點（與nrz-in相同）
bk相對碼測試點
2dpsk（2psk）-out 2dpsk（2psk）訊號測試點/輸出點，vp-p>0.5v
2fsk-out2fsk訊號測試點/輸出點，vp-p>0.5v
2ask2ask訊號測試點，vp-p>0.5v
圖2-1中晶體振盪器與信源共用，位於信源單元，其它各部分與圖2-2中的
主要元器件對應關係如下：
2（au2：雙d觸發器74ls393
2（bu2：雙d觸發器74ls393
濾波器au5：運放lf347，調諧迴路
濾波器bu5：運放lf347，調諧迴路
碼變換u1：雙d觸發器74ls74；u3：異或門74ls86
2ask調製u6：三路二選一模擬開關4053
2fsk調製u6：三路二選一模擬開關4053
2dpsk（2psk調製 ） u6：三路二選一模擬開關4053
射隨器q1 q2 q3：三極體9013
將晶振訊號進行2分頻、濾波後，得到2ask的載頻2.2165mhz。放大器的發射極和集電極輸出兩個頻率相等、相位相反的訊號，這兩個訊號就是2psk、2dpsk的兩個載波，2fsk訊號的兩個載波頻率分別為晶振頻率的1/2和1/4，也是通過分頻和濾波得到的。
下面重點介紹2psk、2dpsk。2psk、2dpsk波形與資訊**的關係如圖2-3所示。
圖2-3 2psk、2dpsk波形
圖中假設碼元寬度等於載波週期的1.5倍。2psk訊號的相位與資訊**的關係是：
前後碼元相異時，2psk訊號相位變化180，相同時2psk訊號相位不變，可簡稱為「異變同不變」。2dpsk訊號的相位與資訊**的關係是：碼元為「1」時，2dpsk訊號的相位變化180。
碼元為「0」時，2dpsk訊號的相位不變，可簡稱為「1變0不變」。應該說明的是，此處所說的相位變或不變，是指將本碼元內訊號的初相與一碼元內訊號的末相進行比較，而不是將相鄰碼元訊號的初相進行比較。實際工程中，2psk或2dpsk訊號載波頻率與碼速率之間可能是整數倍關係也可能是非整數倍關係。
但不管是那種關係，上述結論總是成立的。
本單元用碼變換——2psk調製方法產生2dpsk訊號，原理框圖及波形圖如圖2-4所示。相對於絕對碼ak、2psk調製器的輸出就是2psk訊號，相對於相對碼bk、2psk調製器的輸出是2dpsk訊號。圖中設碼元寬度等於載波週期，已調訊號的相位變化與ak、bk的關係當然也是符合上述規律的，即對於ak來說是「1變0不變」關係，對於bk來說是「異變同不變」關係，由ak到bk的變換也符合「1變0不變」規律。
圖2-4中調製後的訊號波形也可能具有相反的相位，bk也可能具有相反的序列即00100，這取決於載波的參考相位以及異或門電路的初始狀態。
2dpsk通訊系統可以克服上述2psk系統的相位模糊現象，故實際通訊中採用2dpsk而不用2psk（多進製下亦如此，採用多進製差分相位調製mdpsk），此問題將在數字解調實驗中再詳細介紹。
圖2-4 2dpsk調製器
2psk訊號的時域表示式為
s(t)= m(t)cosωct
式中m(t)為雙極性不歸零碼bnrz，當「0」、「1」等概時m(t)中無直流分量，s(t)中無載頻分量，2dpsk訊號的頻譜與2psk相同。
2ask訊號的時域表示式與2psk相同，但m(t)為單極性不歸零碼nrz，nrz中有直流分量，故2ask訊號中有載頻分量。
2fsk訊號（相位不連續2fsk）可看成是ak與ak調製不同載頻訊號形成的兩個2ask訊號相加。時域表示式為
式中m(t)為nrz碼。
圖2-5 2ask、2psk（2dpsk）、2fsk訊號功率譜
設碼元寬度為ts，fs=1／ts在數值上等於碼速率，2ask、2psk（2dpsk）、2fsk的功率譜密度如圖2-5所示。可見，2ask、2psk（2dpsk）的功率譜是數字基帶訊號m(t)功率譜的線性搬移，故常稱2ask、2psk（2dpsk）為線性調製訊號。多進製的mask、mpsk（mdpsk）、mfsk訊號的功率譜與二進位制訊號功率譜類似。
本實驗系統中m(t)是乙個週期訊號，故m(t)有離散譜，因而2ask、2psk（2dpsk）、2fsk也具有離散譜。
四、實驗步驟
1、熟悉數字信源單元及數字調製單元的工作原理。
2、插上模組el-ts-m6和el-ts-m4連線：數字調製單元的clk、bs-in、nrz-in分別連至信源單元clk、bs-out、nrz-out。
3、開啟電源。用數字信源模組的fs訊號作為示波器的外同步訊號，示波器ch1接ak，ch2接bk，信源模組的k1、k2、k3置於任意狀態（非全0），觀察ak、bk波形，總結絕對碼至相對碼變換規律以及從相對碼至絕對碼的變換規律。
4、示波器ch1接2dpsk-out，ch2分別接ak及bk，觀察並總結2dpsk訊號相位變化與絕對碼的關係以及2dpsk訊號相位變化與相對碼的關係（此關係即是2psk訊號相位變化與信源**的關係）。注意：2dpsk訊號的幅度可能不一致，但這並不影響資訊的正確傳輸。
5、示波器ch1接ak、ch2依次接2fsk-out和2ask-out；觀察這兩個訊號與ak的關係（注意「1」碼與「0」碼對應的2fsk訊號幅度可能不相等，這對傳輸資訊是沒有影響的）。
6、用頻譜儀觀察ak、2ask、2fsk、2dpsk訊號頻譜（條件不具備時不進行此項觀察）。
應該注意的是：由於示波器的原因，實驗中可能看不到很理想的2fsk、2dpsk波形。
五、實驗報告要求
1、設絕對碼為全1、全0或1001 1010，求相對碼。
2、設相對碼為全1、全0或1001 1010，求絕對碼。
3、設資訊**為1001 1010，載頻分別為碼元速率的1倍和1.5倍，畫出2dpsk及2psk訊號波形。
4、總結絕對碼至相對碼的變換規律、相對碼至絕對碼的變換規律並設計乙個由相對碼至絕對碼的變換電路。
5、總結2dpsk訊號的相位變化與絕對碼的關係以及2dpsk訊號的相位變化與相對碼的關係（即2psk的相位變化與資訊**之間的關係）。
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